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斜拉索腐蚀钢丝蚀坑等效当量化方法及有效性研究
| 论文题名： | 斜拉索腐蚀钢丝蚀坑等效当量化方法及有效性研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;腐蚀钢丝;蚀坑损伤;应力强度因子;剩余疲劳寿命;ABAQUS软件 |
| 摘要： | 随着我国交通行业的迅速发展，斜拉桥大量运用在基础设施建设中。作为体系中的主要承重构件，斜拉索的耐久性直接影响了桥梁整体使用寿命，而斜拉索极易遭到腐蚀介质的侵蚀并发生锈蚀，蚀坑作为一种最为常见的局部腐蚀形态严重的影响了钢丝的疲劳强度和剩余寿命。 本文通过对蚀坑当量化研究，以蚀坑的损伤参量为依据，分析了蚀坑与初始裂纹的等效方法、各损伤参量与剩余疲劳寿命的关系，对进一步完善平行钢丝斜拉索剩余疲劳寿命的预测理论、提升斜拉桥经济效益、确保桥梁运营安全等方面都具有重要的工程意义和现实价值。本文针对不同的腐蚀钢丝蚀坑等效方法的拟合程度进行研究，主要研究工作如下: (1)选取五种典型形貌的蚀坑，运用ABAQUS有限元软件建立与蚀坑形态对应的无裂纹蚀坑模型、蚀坑底部预制裂纹模型与截面投影裂纹模型，对比各模型应力与应力强度因子的大小及分布规律，分析将蚀坑等效成表面裂纹的有效性。通过分析钢丝表面、蚀坑底部横截面的应力强度因子的大小、分布情况，发现蚀坑与平面裂纹对钢丝的应力强度因子具有相似的影响。 (2)以银盆岭大桥旧索轴向疲劳性能试验数据为样本，分析含典型蚀坑形态钢丝的疲劳断口，选取其中五种断口形式进行损伤参量测量，并在此基础上建立精细化平面裂纹的ABAQUS有限元模型。 (3)根据现有的初始裂纹等效方式，运用已测量的断口损伤参量将表面裂纹简化为椭圆形表面裂纹或圆形表面裂纹，建立有限元模型，计算得出相应的应力强度因子。再运用Paris公式估算腐蚀钢丝剩余疲劳寿命，并与试验数据结果进行对比分析。基于不同损伤参量的等效方法对蚀坑剩余疲劳寿命的拟合效果不同，在实际工程中应根据钢丝腐蚀程度合理选取等效方式。 |
| 作者： | 曾毅杰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 许红胜;常柱刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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